Архив номеров

Костная ткань способна "подстраивать" свои состав и микроструктуру под условия механического нагружения. Рост костей и заживление переломов также в значительной мере управляются механическими факторами. Механизмы такой адаптации представляют большой интерес для биомеханики и ее приложений. Одна из загадок жизни кости - организация массопереноса, в том числе движения крови и интерстициальной (тканевой) жидкости, которые обеспечивают надлежащее протекание процессов роста и перестройки.

В настоящем обзоре конспективно рассматриваются основные факты, идеи и теоретические модели, относящиеся к проблеме кровоснабжения костной ткани (преимущественно компактного вещества длинных трубчатых костей) и к некоторым смежным вопросам. Цель обзора - представить сведения, включая библиографические, минимально необходимые для дальнейших теоретических исследований.

Практически необъятная литература по биомеханике костей представлена ограниченным числом ссылок, взятых из базы данных BIOMECH (Институт механики МГУ, Гос. регистр, номер 0229600641). Упоминаемые количественные данные следует расценивать только как указание на порядки величин.

Первая попытка написать обзор по моделям кровоснабжения костей и массопереноса в них, предпринятая авторами несколько лет назад, не удовлетворила не только редакцию, но даже и самих авторов, поскольку они не смогли приемлемым образом упорядочить литературные данные о строении и функционировании кровеносной системы в реальной костной ткани. Главной причиной неудачи оказалось наивное стремление подробно и категорично описать систему, которая на самом деле изучена в достаточно грубых чертах и остается предметом дискуссий. Вместе с тем математическое моделирование жизненных процессов в костной ткани интенсивно развивается как инструмент анализа событий, возможных в рамках существующих знаний о фактических данных. В этом смысле исследования адаптационных свойств кости на микро- и макроскопическом уровнях тесно соприкасаются с изучением "ростовой" механики других тканей и некоторых других фундаментальных биологических процессов [8, 22, 94].

Общие модели ростовых и адаптационных процессов представляют и определенный практический интерес. При рациональном загрублении они позволяют качественно, а иногда и количественно описывать ситуации, возникающие в медицинской практике. Конкретные краевые задачи о росте или адаптации кости практически никогда не приводятся к линейным; кроме того, приходится принимать во внимание анизотропию, пространственную неоднородность и временную эволюцию ткани, а также сложную конфигурацию границ. Эти обстоятельства наряду с другими трудностями почти что сводят к нулю возможность получения аналитических результатов и требуют использования численных (в первую очередь конечно-элементных) методов не только для количественных расчетов, но и для качественных исследований.